CN109265114A - 一种高强度路面砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度路面砖及其制备方法，涉及建筑材料技术领域，该路面砖包括以下重量份的原料：水泥40‑60份、钢渣20‑35份、改性高岭石18‑26份、钢纤维8‑14份、改性微硅粉10‑16份、三聚磷酸钠4‑8份、聚酰胺1‑6份、木质素磺酸钠4‑12份、酒石酸钾2‑10份、增强剂3‑7份；该路面砖的制备方法包括制备混合粉末、制备混合溶液、混合、压制成型、养护步骤。该路面砖具有非常高的强度，能在非常恶劣的条件下依然能保持其机械性能。

Description

一种高强度路面砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高强度路面砖及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，对于基础建设的投入也越来越大，对于建筑工程中使用最为广泛的路面砖，也提出了越来越高的要求，现有技术中的路面砖普遍存在强度低，在受到较大载荷时其表面就会出现裂纹或者断裂，不能满足一些环境的需求，严重影响建筑工程的美观和质量。
公开号为CN106316266A的中国发明专利申请，公开了一种高强度水泥砖，该发明由下述重量份成分构成：异丁酸支链烷基酯5-9、氧化铝10-12、水泥20-30、碎石10-13、蛭石粉40-50、粉煤灰50-60，该发明具有以下优点：紧密粘接，成品出现裂缝的机率低；具有良好的耐水耐酸性能，较强的抗裂和抗折强度，不变形、不褪色。其颜色、造型、材质可以根据需要进行设计，具有成本低、环保、符合可持续发展的产业政策等优点。可广泛应用于墙面、地面、家具表面等的装饰。但是该发明添加了大量的粉煤灰，而导致其强度不能满足工程质量需求。
公开号为CN107382211A的中国发明专利申请，公开了一种高强度、高透水性海绵透水砖的制备方法，。该发明的海绵透水砖的制备方法包括：利用体积法进行海绵透水砖配合比设计；根据模型体积计算细集料、粗集料、水泥、矿物掺合料、水和减水剂的用量；然后依次将细集料、粗集料、水、水泥、矿物掺合料混匀，最后加入减水剂，搅拌均匀后，装入模具，成型、脱模、养护，即完成本发明海绵透水砖的制备。该发明的高强度、高透水性海绵透水砖的制备方法采用了合适的海绵透水型混合料配合比，既可以提高海绵透水砖抗压特性，又能同时改善海绵透水砖因强度提升而导致透水性能下降的缺陷。但是该发明所制备出的砖块，其内部具有非常多的孔隙，严重影响其机械性能，该砖块虽然满足国家标准需求，但是不能适应一些对强度需求特别高的环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度路面砖及其制备方法，该路面砖具有非常高的强度，能在非常恶劣的条件下依然能保持其机械性能。
为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：
一种高强度路面砖，包括以下重量份的原料：水泥40-60份、钢渣20-35份、改性高岭石18-26份、钢纤维8-14份、改性微硅粉10-16份、三聚磷酸钠4-8份、聚酰胺1-6份、木质素磺酸钠4-12份、酒石酸钾2-10份、增强剂3-7份。
优选的，包括以下重量份的原料：水泥42-58份、钢渣22-33份、改性高岭石20-24份、钢纤维10-12份、改性微硅粉12-14份、三聚磷酸钠5-7份、聚酰胺3-4份、木质素磺酸钠6-10份、酒石酸钾4-8份、增强剂4-6份。
优选的，包括以下重量份的原料：水泥50份、钢渣27.5份、改性高岭石22份、钢纤维11份、改性微硅粉13份、三聚磷酸钠6份、聚酰胺3.5份、木质素磺酸钠8份、酒石酸钾6份、增强剂5份。
优选的，所述钢渣的粒径为0.5-3毫米。
优选的，所述增强剂为碱木素、十二烷基硫酸钠和氯化钠按照质量比1:2:3混制而成。
优选的，所述水泥为矿渣硅酸盐水泥或者火山灰质硅酸盐水泥。
优选的，所述改性高岭石的制备方法为：将高岭石放置在温度为600-800℃的条件下焙烧2-4小时，冷却后将其粉碎至粒径为0.1-4mm，得到高岭石粉末，再将高岭石粉末放入过氧化氢和硬脂酸的混合溶液中，控制温度为35-45℃，保持30-38分钟，过滤干燥后得到改性高岭石粉末。
优选的，所述改性微硅粉的制备方法为：在硅微粉中加入其重量份4-12%的邻苯二甲酸二异癸酯和重量份8-14%的γ-巯丙基三甲氧基硅烷放入反应釜中，控制温度为38-50℃，充分搅拌均匀1-3小时，干燥后即可得改性微硅粉，其中过氧化氢溶液的体积百分浓度为20%，γ-巯丙基三甲氧基硅烷的体积百分浓度为20%，过氧化氢和γ-巯丙基三甲氧基硅烷的质量比为1：1。
一种高强度路面砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照重量份称取原料；
（2）将水泥、微硅粉、钢纤维、钢渣和改性高岭石干拌混合均匀得到混合粉末；
（3）将三聚磷酸钠、聚酰胺、木质素磺酸钠、酒石酸钾、增强剂和水混合，在搅拌状态下和步骤（2）中的混合粉末一同加入到搅拌机中，控制搅拌机的转速为120-180r/min，搅拌30-60分钟，得到含水量为30-50%的混合浆料；
（4）将混合浆料倒入模具中，抹平表面后放入压力机中压制成型；
（5）将成型后的砖块蒸汽养护后拆模再常温自然养护，其中蒸汽养护的时间为14-18小时，蒸汽养护的温度为120℃，室温养护的时间为2-3天，即可得到高强度路面砖。
优选的，所述步骤（4）中压制成型的压力为4-6Mpa，压制成型的时间为2-4小时。
本发明的有益效果为：该路面砖具有非常高的强度，能在非常恶劣的条件下依然能保持其机械性能；具体如下：
（1）本发明中添加了改性微硅粉，微硅粉中细度小于1微米的占80%以上，平均粒径为0.1-0.3微米，其能够充分填充水泥颗粒中的孔隙，同时和水化产物生成凝胶体，能够显著提高水泥的机械强度，本发明中对微硅粉进行改性，进一步提高其在水泥内部和水泥和水的结合力，增加水泥的粘结性能，固化后，提高水泥的机械性能。
（2）本发明中添加了改性高岭石，高岭石经过改性后颗粒细腻，化学性质稳定，而且具有了非常高的粘性，和水泥混合后，化合生成具有粘性的物质，和改性微硅粉复配作用，进一步提高水泥的强度。
（3）本发明中还添加了三聚磷酸钠和木质素磺酸钠，一方面可以增加水泥、改性微硅粉和改性高岭石等物质在砖块之中的分散性能，提高砖块的稳定性能，避免关键物质在砖块内集聚而影响其强度，还可以减少水泥混合时的用水量，降低水泥的水花，降低孔隙率，增强路面砖的密实性，从而提高混凝土的强度。
（4）本发明中采用压制成型的方法制备路面砖，并且对成型的路面砖进行蒸汽养护和常温养护，可以进一步降低水泥中的孔隙，双重养护还可以进一步提高其水泥的强度和抗老化性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种高强度路面砖，包括以下重量份的原料：水泥40份、钢渣20份、改性高岭石18份、钢纤维8份、改性微硅粉10份、三聚磷酸钠4份、聚酰胺1份、木质素磺酸钠4份、酒石酸钾2份、增强剂3份。
其中，所述钢渣的粒径为0.5毫米。
其中，所述增强剂为碱木素、十二烷基硫酸钠和氯化钠按照质量比1:2:3混制而成。
其中，所述水泥为矿渣硅酸盐水泥或者火山灰质硅酸盐水泥。
其中，所述改性高岭石的制备方法为：将高岭石放置在温度为600℃的条件下焙烧2小时，冷却后将其粉碎至粒径为0.1mm，得到高岭石粉末，再将高岭石粉末放入过氧化氢和硬脂酸的混合溶液中，控制温度为35℃，保持30分钟，过滤干燥后得到改性高岭石粉末。
其中，所述改性微硅粉的制备方法为：在硅微粉中加入其重量份4%的邻苯二甲酸二异癸酯和重量份8%的γ-巯丙基三甲氧基硅烷放入反应釜中，控制温度为38℃，充分搅拌均匀1小时，干燥后即可得改性微硅粉。
本实施例还涉及一种高强度路面砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照重量份称取原料；
（2）将水泥、微硅粉、钢纤维、钢渣和改性高岭石干拌混合均匀得到混合粉末；
（3）将三聚磷酸钠、聚酰胺、木质素磺酸钠、酒石酸钾、增强剂和水混合，在搅拌状态下和步骤（2）中的混合粉末一同加入到搅拌机中，控制搅拌机的转速为120r/min，搅拌30分钟，得到含水量为30%的混合浆料；
（4）将混合浆料倒入模具中，抹平表面后放入压力机中压制成型，其中压制成型的压力为4Mpa，压制成型的时间为2小时；
（5）将成型后的砖块蒸汽养护后拆模再常温自然养护，其中蒸汽养护的时间为14小时，蒸汽养护的温度为120℃，室温养护的时间为2天，即可得到高强度路面砖。
实施例2
本实施例涉及一种高强度路面砖，包括以下重量份的原料：水泥60份、钢渣35份、改性高岭石26份、钢纤维14份、改性微硅粉16份、三聚磷酸钠8份、聚酰胺6份、木质素磺酸钠12份、酒石酸钾10份、增强剂7份。
其中，所述钢渣的粒径为3毫米。
其中，所述增强剂为碱木素、十二烷基硫酸钠和氯化钠按照质量比1:2:3混制而成。
其中，所述水泥为矿渣硅酸盐水泥。
其中，所述改性高岭石的制备方法为：将高岭石放置在温度为800℃的条件下焙烧4小时，冷却后将其粉碎至粒径为4mm，得到高岭石粉末，再将高岭石粉末放入过氧化氢和硬脂酸的混合溶液中，控制温度为45℃，保持38分钟，过滤干燥后得到改性高岭石粉末。
其中，所述改性微硅粉的制备方法为：在硅微粉中加入其重量份12%的邻苯二甲酸二异癸酯和重量份14%的γ-巯丙基三甲氧基硅烷放入反应釜中，控制温度为50℃，充分搅拌均匀3小时，干燥后即可得改性微硅粉。
本实施例还涉及一种高强度路面砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照重量份称取原料；
（2）将水泥、微硅粉、钢纤维、钢渣和改性高岭石干拌混合均匀得到混合粉末；
（3）将三聚磷酸钠、聚酰胺、木质素磺酸钠、酒石酸钾、增强剂和水混合，在搅拌状态下和步骤（2）中的混合粉末一同加入到搅拌机中，控制搅拌机的转速为180r/min，搅拌60分钟，得到含水量为50%的混合浆料；
（4）将混合浆料倒入模具中，抹平表面后放入压力机中压制成型，其中压制成型的压力为6Mpa，压制成型的时间为4小时；
（5）将成型后的砖块蒸汽养护后拆模再常温自然养护，其中蒸汽养护的时间为18小时，蒸汽养护的温度为120℃，室温养护的时间为3天，即可得到高强度路面砖。
实施例3
本实施例涉及一种高强度路面砖，包括以下重量份的原料：水泥42份、钢渣22份、改性高岭石20份、钢纤维10份、改性微硅粉12份、三聚磷酸钠5份、聚酰胺3份、木质素磺酸钠6份、酒石酸钾4份、增强剂4份。
其中，所述钢渣的粒径为0.5毫米。
其中，所述增强剂为碱木素、十二烷基硫酸钠和氯化钠按照质量比1:2:3混制而成。
其中，所述水泥为火山灰质硅酸盐水泥。
其中，所述改性高岭石的制备方法为：将高岭石放置在温度为600℃的条件下焙烧2小时，冷却后将其粉碎至粒径为0.1mm，得到高岭石粉末，再将高岭石粉末放入过氧化氢和硬脂酸的混合溶液中，控制温度为35℃，保持30分钟，过滤干燥后得到改性高岭石粉末。
其中，所述改性微硅粉的制备方法为：在硅微粉中加入其重量份4%的邻苯二甲酸二异癸酯和重量份8%的γ-巯丙基三甲氧基硅烷放入反应釜中，控制温度为38℃，充分搅拌均匀1小时，干燥后即可得改性微硅粉。
本实施例还涉及一种高强度路面砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照重量份称取原料；
（2）将水泥、微硅粉、钢纤维、钢渣和改性高岭石干拌混合均匀得到混合粉末；
（3）将三聚磷酸钠、聚酰胺、木质素磺酸钠、酒石酸钾、增强剂和水混合，在搅拌状态下和步骤（2）中的混合粉末一同加入到搅拌机中，控制搅拌机的转速为120r/min，搅拌30分钟，得到含水量为30%的混合浆料；
（4）将混合浆料倒入模具中，抹平表面后放入压力机中压制成型，其中压制成型的压力为4Mpa，压制成型的时间为2小时；
（5）将成型后的砖块蒸汽养护后拆模再常温自然养护，其中蒸汽养护的时间为14小时，蒸汽养护的温度为120℃，室温养护的时间为2天，即可得到高强度路面砖。
实施例4
本实施例涉及一种高强度路面砖，包括以下重量份的原料：水泥58份、钢渣33份、改性高岭石24份、钢纤维12份、改性微硅粉14份、三聚磷酸钠7份、聚酰胺4份、木质素磺酸钠10份、酒石酸钾8份、增强剂6份。
其中，所述钢渣的粒径为3毫米。
其中，所述增强剂为碱木素、十二烷基硫酸钠和氯化钠按照质量比1:2:3混制而成。
其中，所述水泥为矿渣硅酸盐水泥。
其中，所述改性高岭石的制备方法为：将高岭石放置在温度为800℃的条件下焙烧4小时，冷却后将其粉碎至粒径为4mm，得到高岭石粉末，再将高岭石粉末放入过氧化氢和硬脂酸的混合溶液中，控制温度为45℃，保持38分钟，过滤干燥后得到改性高岭石粉末。
其中，所述改性微硅粉的制备方法为：在硅微粉中加入其重量份12%的邻苯二甲酸二异癸酯和重量份14%的γ-巯丙基三甲氧基硅烷放入反应釜中，控制温度为50℃，充分搅拌均匀3小时，干燥后即可得改性微硅粉。
本实施例还涉及一种高强度路面砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照重量份称取原料；
（2）将水泥、微硅粉、钢纤维、钢渣和改性高岭石干拌混合均匀得到混合粉末；
（3）将三聚磷酸钠、聚酰胺、木质素磺酸钠、酒石酸钾、增强剂和水混合，在搅拌状态下和步骤（2）中的混合粉末一同加入到搅拌机中，控制搅拌机的转速为180r/min，搅拌60分钟，得到含水量为50%的混合浆料；
（4）将混合浆料倒入模具中，抹平表面后放入压力机中压制成型，其中压制成型的压力为6Mpa，压制成型的时间为4小时；
（5）将成型后的砖块蒸汽养护后拆模再常温自然养护，其中蒸汽养护的时间为18小时，蒸汽养护的温度为120℃，室温养护的时间为3天，即可得到高强度路面砖。
实施例5
本实施例涉及一种高强度路面砖，包括以下重量份的原料：水泥50份、钢渣27.5份、改性高岭石22份、钢纤维11份、改性微硅粉13份、三聚磷酸钠6份、聚酰胺3.5份、木质素磺酸钠8份、酒石酸钾6份、增强剂5份。
其中，所述钢渣的粒径为1.75毫米。
其中，所述增强剂为碱木素、十二烷基硫酸钠和氯化钠按照质量比1:2:3混制而成。
其中，所述水泥为火山灰质硅酸盐水泥。
其中，所述改性高岭石的制备方法为：将高岭石放置在温度为700℃的条件下焙烧3小时，冷却后将其粉碎至粒径为2.05mm，得到高岭石粉末，再将高岭石粉末放入过氧化氢和硬脂酸的混合溶液中，控制温度为40℃，保持34分钟，过滤干燥后得到改性高岭石粉末。
其中，所述改性微硅粉的制备方法为：在硅微粉中加入其重量份8%的邻苯二甲酸二异癸酯和重量份11%的γ-巯丙基三甲氧基硅烷放入反应釜中，控制温度为44℃，充分搅拌均匀2小时，干燥后即可得改性微硅粉。
本实施例还涉及一种高强度路面砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照重量份称取原料；
（2）将水泥、微硅粉、钢纤维、钢渣和改性高岭石干拌混合均匀得到混合粉末；
（3）将三聚磷酸钠、聚酰胺、木质素磺酸钠、酒石酸钾、增强剂和水混合，在搅拌状态下和步骤（2）中的混合粉末一同加入到搅拌机中，控制搅拌机的转速为150r/min，搅拌45分钟，得到含水量为40%的混合浆料；
（4）将混合浆料倒入模具中，抹平表面后放入压力机中压制成型，其中压制成型的压力为5Mpa，压制成型的时间为3小时；
（5）将成型后的砖块蒸汽养护后拆模再常温自然养护，其中蒸汽养护的时间为16小时，蒸汽养护的温度为120℃，室温养护的时间为2.5天，即可得到高强度路面砖。
对比例1
采用中国发明专利申请（公开号为CN106316266A）制得水泥砖。
对比例2
除无改性高岭土以外，其它原料、含量及步骤与实施例一致。
对比例3
除无改性微硅粉以外，其它原料、含量与步骤与实施例一致。
对比例4
除无压制成型步骤以外，其它原料、含量及步骤与实施例一致。
对比例5
现有技术制得的路面砖。
按照国家标准对上述实施例1-5和对比例1-5制备出的路面砖进行取样检测。得到的结果如表1所示：
表1
项目 抗压强度（Mpa） 抗折强度（Mpa） 抗拉强度（Mpa） 吸水率（%） 体积密度（g/cm<sup>3</sup>）
实施例1 12.4 4.3 3.9 1.8 4.6
实施例2 13.1 4.1 4.6 1.3 5.1
实施例3 13.7 5.1 4.9 1.1 5.3
实施例4 14.3 5.7 5.1 0.9 5.6
实施例5 16.5 6.1 5.4 0.5 6.3
对比例1 9.1 3.4 2.1 7.3 2.9
对比例2 9.4 3.6 2.5 5.1 3.3
对比例3 9.6 3.8 2.6 5.3 3.6
对比例4 10.5 4.1 3.1 4.5 3.1
对比例5 8.1 3.2 1.8 6.9 2.5
从表中可以看出，本发明中各步骤各原料之间协同作用，共同提高本发明制备出的路面砖的强度，缺少步骤或者更改原材料都会使制得的路面砖的性能、强度变差，结合对比例2、对比例3和对比例4，可以看出改性高岭石、改性微硅粉和压制成型步骤在本发明中起到了不可或缺的作用，缺少任一项都将使制得的路面砖的各项性能收到不同程度的削弱，而本发明中路面砖的各个组分和含量以及路面砖的的制备方法都是经由发明人多次试验而得到最佳含量和方法。
通过改性高岭石和改性微硅粉的复配，使得本发明的制备的路面砖的机械性能更加优异。
从表中可以看出，实施例5为本发明的最佳实施例，本发明制备出的路面砖对于现有技术来说都得到了很大的改善，抗压强度最大已达到16.5Mpa相对于现有技术提升了103.7%；抗折强度最大已达到6.1Mpa相对于现有技术提高了90.6%；而抗拉强度最大为5.4Mpa相对于现有技术提升了200%%；而吸水率最低为0.5%相对于现有技术减少了6.4%，体积密度为6.3g/cm3，相对于现有技术提高了3.8g/cm3。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种高强度路面砖，其特征在于，包括以下重量份的原料：水泥40-60份、钢渣20-35份、改性高岭石18-26份、钢纤维8-14份、改性微硅粉10-16份、三聚磷酸钠4-8份、聚酰胺1-6份、木质素磺酸钠4-12份、酒石酸钾2-10份、增强剂3-7份。
2.根据权利要求1所述的高强度路面砖，其特征在于，包括以下重量份的原料：水泥42-58份、钢渣22-33份、改性高岭石20-24份、钢纤维10-12份、改性微硅粉12-14份、三聚磷酸钠5-7份、聚酰胺3-4份、木质素磺酸钠6-10份、酒石酸钾4-8份、增强剂4-6份。
3.根据权利要求1所述的高强度路面砖，其特征在于，包括以下重量份的原料：水泥50份、钢渣27.5份、改性高岭石22份、钢纤维11份、改性微硅粉13份、三聚磷酸钠6份、聚酰胺3.5份、木质素磺酸钠8份、酒石酸钾6份、增强剂5份。
4.根据权利要求1所述的高强度路面砖，其特征在于，所述钢渣的粒径为0.5-3毫米。
5.根据权利要求1所述的高强度路面砖，其特征在于，所述增强剂为碱木素、十二烷基硫酸钠和氯化钠按照质量比1:2:3混制而成。
6.根据权利要求1所述的高强度路面砖，其特征在于，所述水泥为矿渣硅酸盐水泥或者火山灰质硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1所述的高强度路面砖，其特征在于，所述改性高岭石的制备方法为：将高岭石放置在温度为600-800℃的条件下焙烧2-4小时，冷却后将其粉碎至粒径为0.1-4mm，得到高岭石粉末，再将高岭石粉末放入过氧化氢和硬脂酸的混合溶液中，控制温度为35-45℃，保持30-38分钟，过滤干燥后得到改性高岭石粉末。
8.根据权利要求1所述的高强度路面砖，其特征在于，所述改性微硅粉的制备方法为：在硅微粉中加入其重量份4-12%的邻苯二甲酸二异癸酯和重量份8-14%的γ-巯丙基三甲氧基硅烷再放入反应釜中，控制温度为38-50℃，充分搅拌均匀1-3小时，干燥后即可得改性微硅粉。
9.一种权利要求1至8中任意一项所述的高强度路面砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按照重量份称取原料；
（2）将水泥、微硅粉、钢纤维、钢渣和改性高岭石干拌混合均匀得到混合粉末；
（3）将三聚磷酸钠、聚酰胺、木质素磺酸钠、酒石酸钾、增强剂和水混合，在搅拌状态下和步骤（2）中的混合粉末一同加入到搅拌机中，控制搅拌机的转速为120-180r/min，搅拌30-60分钟，得到含水量为30-50%的混合浆料；
（4）将混合浆料倒入模具中，抹平表面后放入压力机中压制成型；
（5）将成型后的砖块蒸汽养护后拆模再常温自然养护，其中蒸汽养护的时间为14-18小时，蒸汽养护的温度为120℃，室温养护的时间为2-3天，即可得到高强度路面砖。
10.根据权利要求9所述的高强度路面砖的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中压制成型的压力为4-6Mpa，压制成型的时间为2-4小时。
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